Đồ án giám sát mức tiêu thụ điện năng của xưởng sản xuất sử dụng hệ thống IoT

• Tác giả: Phạm Ngọc Anh
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thị Lưỡng
• Trường học: Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện - Điện tử
• Đề tài: Giám sát mức tiêu thụ điện năng của mô hình một xưởng sản xuất sử dụng hệ thống IoT
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
• 1.1. CÁCH TÍNH ĐIỆN NĂNG TIÊU THỤ CỦA ĐỘNG CƠ
• 1.2. GIỚI THIỆU VỀ PHẦN CỨNG
• 1.2.1. Khảo sát Module Wifi ESP8266
• 1.2.2. Khảo sát cảm biến dòng ACS712
• 1.2.3. Khảo sát kit Raspberry Pi B+ để lập trình tạo Web server
• 1.2.4. Một số thiết bị có liên quan khác
• 1.3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
• 1.4. THIẾT KẾ PHẦN CỨNG CỦA HỆ THỐNG
• 1.4.1. Thiết kế sơ đồ khối của hệ thống
• 1.4.2. Chức năng của từng khối trong hệ thống
• 1.5. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ TOÀN MẠCH
• 1.6. THI CÔNG HỆ THỐNG
• 1.6.1. Thi công bo mạch
• 1.6.2. Lắp ráp và kiểm tra
• 1.7. LẬP TRÌNH HỆ THỐNG
• 2. CHƯƠNG 2: CÁCH TÍNH ĐIỆN NĂNG TIÊU THỤ CỦA ĐỘNG CƠ
• 3. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
• 4. CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ, NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về giám sát tiêu thụ điện năng

Trong bối cảnh hiện nay, việc giám sát điện năng trở thành một yếu tố quan trọng trong quản lý năng lượng tại các xưởng sản xuất. Sự phát triển của công nghệ IoT đã mở ra nhiều cơ hội để tối ưu hóa việc tiêu thụ điện năng. Hệ thống giám sát cho phép theo dõi mức tiêu thụ điện năng theo thời gian thực, từ đó đưa ra các giải pháp tiết kiệm hiệu quả. Việc sử dụng các cảm biến như ACS712 và module wifi ESP8266 giúp thu thập dữ liệu một cách chính xác và nhanh chóng. Theo một nghiên cứu, việc áp dụng công nghệ IoT trong quản lý năng lượng có thể giảm thiểu chi phí điện năng lên đến 30%.

1.1. Tầm quan trọng của việc giám sát điện năng

Việc giám sát tiêu thụ điện năng không chỉ giúp các doanh nghiệp tiết kiệm chi phí mà còn góp phần bảo vệ môi trường. Theo báo cáo của WWF, việc tiết kiệm năng lượng có thể giảm thiểu lượng khí thải carbon. Hệ thống giám sát cho phép người dùng theo dõi và phân tích dữ liệu tiêu thụ, từ đó đưa ra các quyết định hợp lý về việc sử dụng năng lượng. Hơn nữa, việc tối ưu hóa năng lượng còn giúp nâng cao hiệu suất sản xuất, giảm thiểu lãng phí và tăng cường tính cạnh tranh cho doanh nghiệp.

II. Công nghệ IoT trong giám sát điện năng

Công nghệ IoT trong sản xuất đã trở thành một xu hướng tất yếu. Hệ thống giám sát sử dụng các cảm biến và thiết bị kết nối để thu thập dữ liệu về mức tiêu thụ điện năng. Các thiết bị như module wifi ESP8266 cho phép truyền tải dữ liệu đến một máy chủ web, nơi người dùng có thể theo dõi và phân tích thông tin. Việc sử dụng cảm biến IoT giúp cải thiện độ chính xác trong việc đo lường và giảm thiểu sai số. Theo một nghiên cứu, việc áp dụng công nghệ IoT có thể giúp giảm thiểu 20% mức tiêu thụ điện năng trong các xưởng sản xuất.

2.1. Các thành phần của hệ thống giám sát

Hệ thống giám sát tiêu thụ điện năng bao gồm nhiều thành phần quan trọng như cảm biến dòng điện ACS712, module wifi ESP8266 và máy chủ web. Cảm biến ACS712 có khả năng đo dòng điện một cách chính xác và nhanh chóng, trong khi module wifi ESP8266 cho phép kết nối không dây và truyền tải dữ liệu đến máy chủ. Hệ thống này không chỉ giúp theo dõi mức tiêu thụ điện năng mà còn cung cấp các cảnh báo khi mức tiêu thụ vượt quá giới hạn cho phép. Điều này giúp người dùng có thể thực hiện các biện pháp kịp thời để tiết kiệm năng lượng.

III. Phân tích dữ liệu và tối ưu hóa năng lượng

Phân tích dữ liệu từ hệ thống giám sát là một bước quan trọng trong việc tối ưu hóa năng lượng. Dữ liệu thu thập được từ các cảm biến sẽ được xử lý và phân tích để đưa ra các báo cáo chi tiết về mức tiêu thụ điện năng. Việc sử dụng các công cụ phân tích dữ liệu giúp người dùng nhận diện các thiết bị tiêu thụ nhiều năng lượng nhất và từ đó có thể đưa ra các giải pháp tiết kiệm. Theo một nghiên cứu, việc phân tích dữ liệu tiêu thụ điện năng có thể giúp giảm thiểu 15% chi phí điện năng hàng tháng cho các doanh nghiệp.

3.1. Giải pháp tiết kiệm năng lượng

Dựa trên các phân tích dữ liệu, người dùng có thể áp dụng nhiều giải pháp để tiết kiệm năng lượng. Một số giải pháp bao gồm việc điều chỉnh thời gian hoạt động của các thiết bị, thay thế các thiết bị tiêu thụ nhiều năng lượng bằng các thiết bị hiệu suất cao hơn, và thiết lập các cảnh báo khi mức tiêu thụ vượt quá giới hạn. Việc áp dụng các giải pháp này không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn góp phần bảo vệ môi trường. Theo báo cáo của IEA, việc tiết kiệm năng lượng có thể giảm thiểu đáng kể lượng khí thải carbon toàn cầu.